Введение к работе
Актуальность темы
Одной из важнейших характеристик, определяющих долговечность бетонов гидротехнических сооружений, подземных частей зданий и сооружений, является водопроницаемость. Особенно это важно для конструкций, имеющих небольшую толщину и работающих в условиях значительного гидростатического давления. Бетоны, обладающие высокой водопроницаемостью, со временем начинают активно фильтровать воду, что приводит к вымыванию портландтидной составляющей бетона и появлению в нём сквозных магистральных трещин. При этом на поддержание условий нормальной эксплуатации затрачиваются значительные средства и трудовые ресурсы. До сих пор нет надёжного и достаточно простого способа определения водопроницаемости бетона в возводимых и эксплуатируемых конструкциях.
Все современные оперативные методы контроля материалов имеют научную основу и базируются на солидных теоретических исследованиях. В нашем случае, поскольку разрушение бетона гидростатическим давлением сопровождается появлением и развитием микротрещин, в качестве теоретической основы самым целесообразным вариантом будет использование аппарата механики разрушения бетона для описания указанных деструкционных процессов. Точное описание последних позволит выделить параметры бетона, определение которых позволит прогнозировать его водопроницаемость, в том числе и в готовых конструкциях.
Особенностью механики разрушения бетона является то, что она имеет дело с достаточно сложным по структуре материалом, представляющим собой конгломерат композитов, имеющих различные физико-механические характеристики, которые сложно как физически, так и химически взаимодействуют друг с другом. Поэтому для него не всегда применимы подходы, используемые для таких относительно однородных материалов как стекло, сталь, пластмассы и других, на которых были теоретически выведены и экспериментально проверены основные положения современной механики разрушения.
В данной работе были выполнены теоретические исследования в области описания процессов разрушения бетона гидростатическим давлением. По результатам исследований выделены параметры структуры бетона, по которым возможно прогнозирование его водопроницаемости. Проведены экспериментальные исследования, подтверждающие правильность и обоснованность основанных теоретических положений. Разработаны три оперативных метода определения водопроницаемости бетона, два из которых могут быть использованы в условиях строящихся и эксплуатируемых объектов.
Цель работы: Исследование процессов разрушения бетона гидростатическим давлением с применением энергетической теории и кинетической концепции механики разрушения и разработка оперативных методов определения водопроницаемости бетона.
Задачи исследования:
описание процессов разрушения бетона гидростатическим давлением с обоснованием возможности применения энергетической теории и кинетической концепции механики разрушения для этой цели;
определение начальных физико-механических характеристик бетона, способных противостоять его разрушению и кинетических характеристик, квалифицирующих скорость разрушения материала гидростатическим давлением; экспериментальное доказательство возможности использования энергетической теории и кинетической концепции механики разрушения для описания процессов разрушения бетона гидростатическим давлением; - разработка оперативных методов определения водопроницаемости бетона и их апробация.
Научная новизна работы заключается в следующем:
выполнено математическое описание процесса разрушения бетона гидростатическим давлением и обоснована возможность применения энергетической теории и кинетической концепции механики разрушения бетона;
определены начальные физико-механические характеристики бетона, от которых зависит сопротивление бетона гидростатическому давлению;
определена совокупность значений кинетических характеристик процесса разрушения бетона, отвечающая за интенсивность приложения гидростатической нагрузки.
Достоверность полученных результатов подтверждается применением в качестве основы теоретических исследований основных положений механики разрушения, прошедших апробацию временем, и использованием при выполнении экспериментальных исследований широко применяемых в практике методов и аппаратурной реализации.
Основные положения выносимые на защиту:
математическое описание процесса разрушения бетона гидростатическим давлением;
результаты экспериментальных исследований подтверждающих возможность использования полученной математической модели для прогнозирования поведения бетона при действии гидростатического давления;
установление зависимости водопроницаемости бетона от коэффициента Пуассона и коэффициента сцепления первого рода; три методики оперативного определения водопроницаемости бетона.
Практическая значимость работы заключается в разработке трёх оперативных методов определения водопроницаемости бетона, которые могут быть применены как в условиях строительной лаборатории при подборе составов и контроле качества бетона, так и в возводимых и эксплуатируемых зданиях и сооружениях.
Реализация работы
Апробация способов определения водопроницаемости бетона выполнялась на строящихся объектах г.Самары и эксплуатируемых энергетических объектах Саратовской области, в рамках выполнения хоздоговорных работ с предприятиями: ООО «Хай-тек» и 000 «ЭнергоСтройПроект»
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и представлялись на VIII академических чтениях РААСН «Современное состояние и перспектива развития строительного материаловедения», г.Самара, 2004г.; VII международная конференция «Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте», г. Санкт-Петербург, 2008г.; XV Международной научно-технической конференции «Достижения и проблемы материаловедения и модернизации строительной индустрии», Казань, 2010г.; Научно-технической конференции к 100-летию Полака А.Ф., Уфа, 2011г.
По результатам исследований опубликовано 13 статей и тезисов докладов.
Структура и объемы работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников, приложений. Работа изложена на 171 странице машинописного текста, содержит 9 иллюстраций и 5 таблиц. Список использованных источников включает 258 наименований.
